井口除砂器抗冲蚀性能评价分析

含砂天然气对井口除砂器部件会造成严重的冲蚀进而降低开采效率,并且留下安全隐患。针对除砂器关键部件冲蚀严重的问题,从冲蚀角度和热处理2个方面研究其关键部件的耐冲蚀材料42CrMo、45钢、2Cr13、20CrMnTi和H13(4Cr5MoSiV1)的抗冲蚀性能。首先搭建冲蚀试验平台进行了冲蚀模拟试验,其次利用扫描电镜观察靶材冲蚀后的微观形貌,探讨冲蚀磨损机理。结果表明:当冲蚀角在30°~90°时,冲蚀率随冲蚀角的增加而减小;并非所有材料经热处理都能提高抗冲蚀性能;调质状态的2Cr13的抗冲蚀性能最优;调质状态的2Cr13、45钢和出厂状态的H13倾斜冲击时磨损形式以切削为主,垂直冲击时磨损形式为磨料冲击使靶材发生塑性变形而脱落为主。本试验为除砂器耐蚀件选材提供了参考。

稠油旋流除砂影响因素

稠油携砂给地面生产设施及外输管道带来严重安全隐患,而稠油的高黏特性造成油砂分离困难。优化旋流器结构,探索旋流器高效除砂的进料条件范围对实现高黏稠油旋流除砂具有重要意义。为此,利用数值模拟方法,研究了不同稠油黏度、含水率和旋流器几何结构下的除砂率和压降。结果表明:油水混合液黏度对砂粒分离效率影响显著,远大于旋流器结构对除砂效果的影响;旋流器结构参数中的入口直径、溢流口直径、锥段长度对旋流场和除砂率影响最显著;控制分流比可减少油相从底流口流出,减少资源浪费,但在高黏低含水率条件下调控分流比才具有效果和意义。该研究结果可为稠油旋流除砂器结构优化和旋流除砂工艺设计提供借鉴。

入口颗粒对旋流除砂器壁面磨损的影响研究

基于计算流体动力学方法,采用Fluent软件中的雷诺应力模型和颗粒随机轨道模型,选取旋流除砂器常见工作状态,数值模拟研究了颗粒入口速度在5~15 m/s、质量浓度在10~30 kg/m^(3)变化时对旋流除砂器壁面磨损的影响,得到了旋流除砂器内壁磨损分布规律。模拟结果表明,旋流除砂器壁面磨损分布并不均匀,入口环形空间以及底流口附近磨损率较大。颗粒入口速度和质量浓度的变化对旋流除砂器壁面磨损整体分布影响较小,但入口速度的变化会改变各磨损区域内磨损最严重点的位置,入口环形空间壁面磨损位置变化最为明显,而颗粒质量浓度的变化则对壁面磨损最严重点的位置影响较小。颗粒入口速度和质量浓度的增大都会使旋流除砂器最大磨损率增大,入口速度对旋流除砂器最大磨损率的影响比质量浓度更大。

地浸采铀矿山洗井废水除砂装置的研制与应用

地浸采铀矿山洗井工艺是提高钻孔水量的重要手段,但洗井废水中的大量泥砂等杂质导致袋式过滤器及吸附塔塔压升高,间接影响了生产进度。运用离心力作用原理,研制了一种地浸采铀矿山洗井废水除砂装置,并在某地浸采铀矿山进行了应用研究。结果表明,其可降低袋式过滤器压力及吸附塔塔压,减少过滤袋更换频次,提升吸附水量,增加产能。该洗井废水除砂装置在地浸采铀矿山钻孔洗井工艺中有一定的推广价值。

100μm砂粒在精细除砂一体化设备中的沉降模拟

对粒径100μm砂粒的精细除砂一体化设备进行计算流体力学模拟,考察了设备的流体力学特性和100μm颗粒的沉降规律。砂粒去除率的模拟值与理论计算值一致,证明模拟方法和结果的可靠性。模拟中100μm砂粒主要沉积在螺旋脱泥机尾部和出泥口,以及最下层斜板表面。气水比为0.1时,紧凑集成的沉降结构可以使细砂的去除率始终维持在96%以上,具有较好的除砂效果,其性能远优于国内同类产品;且能够消除出泥口开闭所带来的流体扰动,去除率波动更小、更稳定,可以避免小于200μm的颗粒物“穿透”预处理,干扰后续生化单元的稳定运行。

超高压旋流除砂器结构响应面优化及数值模拟

采用中心组合试验设计(Central Composite Design,CCD)方法和计算流体力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)数值模拟方法,对旋流除砂器进行了不同结构设计变量与目标变量之间的响应面实验。选用Kriging模型完成了响应面拟合,并结合混合整数顺序二次规划(Mixed-Integer Sequence Quadratic Programming,MISQP)算法完成了最优解的获取,实现了对旋流除砂器结构参数的优化。数值模拟结果与预测结果在分离效率和压降上的误差不超过1%,验证了模型的准确性。多组粒径的数值模拟结果表明:优化结构在分离效率上从87.17%提高到95.63%,提升8.46%;底流管直径、溢流管直径和溢流管插入深度都会对分离效率造成显著影响,但溢流管插入深度对压降的影响并不显著;12组不同粒径模拟结果的tromp曲线显示,粒径35~80μm区间,优化结构具有较高的分离效率,在30μm以下对分离效率提升并不明显。该研究结果对超高压旋流除砂器的优化设计可提供参考。

旋流除砂器气—固两相流场模拟分析及结构优化研究

旋流除砂器在油气测试现场应用中存在小颗粒固体除砂率低的问题,鉴于此,文章采用计算流体动力学软件(CFD)Fluent中的雷诺应力模型(RSM)和离散相模型(DPM)对旋流除砂器内部的流场特性和运动轨迹进行模拟分析,通过对旋流除砂器敏感性参数模拟分析得出:除砂率随着入口流速和工质颗粒直径的增大而增大,且当流速达到10 m/s,颗粒粒径达到5μm时,该型除砂器的除砂率即可达到80%以上,然后基本维持稳定。通过对除砂器结构优化改进,模拟研究发现:将除砂器的圆形入口改为方形入口可以显著提高该型除砂器对小于5μm粒径颗粒的除砂率,且可以有效减小除砂器顶部由于高流速、大粒径造成的颗粒堆积现象,对提高该型设备的现场适用性具有较高意义。

高压旋流除砂器的工艺设计与结构优化

文中设计一种适用于高压工况下的井上旋流除砂装置,对其满足连续作业以及高压运行进行工艺设计,利用ANSYS中的Fluent流体分析软件对旋流分离器主要的结构尺寸进行数值模拟优化,结合气田现场实际工况,确定旋流分离器最优结构尺寸。现场实际运行情况表明,该装置可以实现100μm以上颗粒的全部分离,50μm以上颗粒的80%分离;工艺流程满足高压不间断作业要求,撬装连接,便于转场作业,可以降低砂粒对下游集输管线的冲蚀危害,避免气田安全事故的发生。

新型高效除砂装置的研究与应用

油田现有除砂工艺的除砂效率低,影响单井产量,且部分砂粒危及后续流程。研究开发了一种自生动力无回压密闭除砂洗砂装置。该装置使油-水-砂混合液在外加动力的作用下作旋流运动,分离出来的泥砂直接进行搓洗后可外排。对大港油田西七转油站来液测试表明,对于粒径大于或等于0.045mm的含砂原油,其除砂率高于90%,洗净砂的含油量低于1mg/g。该装置的工程投资和运行费用低,工艺流程简单,操作管理易行,适用于油田的清洁生产。

油井产液除砂旋流器试验研究

在大罐中自然沉降的除砂方法已不能适应油井产液除砂的要求。为更新油井产液除砂装置，尝试用旋流器来为油井产液除砂。油井产液除砂旋流器与钻井液除砂旋流器虽然工作原理和用途都基本相同，但由于油井产液的粘度及国相粒度分布的特点，油井产液除砂旋流器的设计必须建立在试验的基础上。通过试验，分析了旋流器的分离效率和底流口砂液含砂浓度与旋流器的水力参数和几何参数的关系，并得出了结论：旋流器用于油井产液除砂是可行的；提高分离效率和底流口合砂浓度的途径是降低油井产液粘度，适当提高旋流器进液压力，适当减小底流口直径，改善底流口结构。

旋流除砂机理研究及自动旋流除砂器的开发

旋流除砂技术是利用离心力从泥浆中分离固相成分的技术,可广泛应用在地质钻探、有色、冶金工业及石油天然气工业领域。研制开发的自动旋流除砂器弥补了传统除砂器固相成分分离效果不佳、排砂口易堵的缺陷,显著提高泥浆或矿浆的净化质量与除砂效率,且能自动排堵,降低了除砂工作的时间消耗和成本。

水力旋流器在油田地面集输系统原油除砂中的应用

随着油田开发的不断深入,采出液含砂逐年增加,给油气集输系统造成了一系列危害。要彻底解决采出液含砂对集输管道和设备的磨损,以及含油砂对环境的污染,需在集输系统中将除砂器、洗砂器、集砂器独立或配套使用,应用于井口多相流除砂、联合站设备除砂、污油池清砂、海洋平台等,对每个沉砂环节进行综合处理,以提高集输工艺的技术水平。

并联式双管自动除砂输油管道装置的设计与应用

在采油过程中常出现因油砂堵塞输油管道而进行停工检修的问题,除砂检修过程大大降低了采油效率、增加了维修成本。本研究设计的并联式双管自动除砂输油管道装置,通过滤网自动除砂系统与并联结构相结合的方式,可实时监测管道堵塞情况并自动清洁堵塞管道,两根管道交替使用可实现“除砂检修不停工”,可以大大提高采油效率。管道可根据实际情况设计尺寸,能够应用于各种油田场景,具有较好的研究价值和应用性。

页岩气井口除砂器的性能分析及结构优化

在页岩气的生产过程中,平台常用压裂工艺进行页岩气开采,致使采出气中混有大量砂粒;而现有除砂器不仅易受冲蚀磨损,其分离效果也并不理想,导致大量砂粒进入管线,增大管件的失效风险。针对该问题,以长宁地区现有除砂器为依据,基于FLUENT求解器,进行结构优化(入口高宽比、筒径比与锥径比),设计了新型除砂器,并完成不同操作参数下的性能分析。结果表明:1)新型除砂器最佳的入口高宽比、筒径比和锥径比分别为2.5,1.5与2,该比例下的除砂器更有利于砂粒的充分分离,且其最大冲蚀速率仅为3.54×10^(-9)kg/(s·m_(2));2)对于1~50μm的颗粒,当入口流速为10m/s时,分离效率可达65.2%,而当流速低于10m/s时,年冲蚀厚度均小于20.6μm;3)当粒径大于20μm时,分离效率均在88%以上。

气田产出水除砂分离器

1.目的。中国石油长庆油田苏东气田集气站产出水使用转水泵进行泵输时会发生泵非正常损耗的问题,因为产出水罐底部积砂较多,转水过程中负压抽吸,产出水会携带部分砂粒进入螺杆转水泵。而泵体的定子和转子均为钢制合金,泥沙和陶粒砂、石英砂进入泵内部会加重定子、转子的磨损,降低泵的排量,缩短泵的使用寿命。因此,笔者团队自主研究设计了一款气田产出水除砂分离器,以保障转水泵高效运行、降低员工维修劳动强度。

新型除砂池

新型除砂池的设计以水力旋流除砂和沉淀除砂为基础 ,具有结构紧凑、造价低、操作管理方便除砂效率高等特点 ,适用条件易于满足 ,应用范围广。

页岩气井地面除砂技术

页岩气井采用加砂压裂增产方式,放喷测试过程中砂粒随井筒排出液(气)排至地面会冲蚀地面流程设备的节流装置、弯头等,造成刺漏损毁设备和伤害操作人员等安全事故,影响地面测试安全作业。地面除砂技术采用双筒管柱式除砂器和旋流除砂器相结合的方式,有效除去井筒排出的砂粒,避免对地面流程设备造成冲蚀。

天然气水合物原位除砂分离器分离机理CFD分析

为进一步揭示天然气水合物除砂分离器的除砂和水合物回收机理,通过计算流体动力学(CFD)方法研究分离器中速度、静压力、湍流强度和离散相分布规律,结果表明:速度、湍流强度、静压力和离散相位分布沿轴对称.螺旋入口前只存在轴向速度,压力值最大,各相分布均匀.在螺旋入口处,湍流强度最高,出现切向、轴向和径向速度,并且速度值较大.圆柱段和锥段的速度达到最大值.此外,在径向,从壁向中心,砂体积比浓度减小,水合物体积比浓度增加.水合物体积比浓度在近中心和溢流管中最大,砂相体积比浓度在壁面和底流管中最大,分别从溢流口被回收和底流口被去除.这表明螺旋入口起到预分离的作用,柱段和锥段在水合物和砂粒分离中起到关键作用.

世界上第一台井口多相除砂器

介绍了克莱伯斯石油技术公司研制的世界上第一台井口多相除砂器的基本原理及其在壳牌采油公司的布仑特油田的应用情况。结果表明,油井使用井口多相除砂器后,采出井液的含砂量均在允许范围内。

采出液粘度对井下旋流除砂器内流特性及分离性能的影响

针对井下工况设计了集螺旋片导流、旋流除砂和沉降除砂为一体的新型单出口井下旋流除砂器结构。基于混合模型和雷诺应力湍流模型,针对采出液粘度对内流特性及分离性能的影响进行了数值模拟。结果表明,采出液粘度在1.5～20.0mPa·s范围内变化,对旋流除砂器流场切向速度影响最大,而对轴向速度和径向速度的影响并不大,切向速度和沉降段轴向滑移速度随采出液粘度的增加而急剧下降。随着采出液粘度增加,分离效率急剧下降,甚至失效,压力降也会随之减小。